第四百五十四章 鋰硫電池和質子電池

從全能學霸到首席科學家 第四百五十四章 鋰硫電池和質子電池

“電池技術，電池技術啊。”

定光研究所中，林曉正在一個化學實驗室中，一身白大褂的他，手中正在搖晃著一根試管，口中也正在念叨著。

顯然，在第一次面對電池這個技術的時候，他也和之前第一次面對核聚變技術的時候感受到了困惑。

當然，這也是預料之中的事情。

自從鋰離子電池誕生之后，人類對于電池技術就仿佛陷入到了桎梏之中，寸步難進。

這個桎梏，主要指的就是在電池能量密度上的桎梏。

能量密度是評價一個電池好壞的重要標準之一，比如磷酸鐵鋰電池的能量密度一般為160瓦時每千克，也就是參與反應的電極單位質量中，蘊含著160瓦時的電能。

而160瓦時，也就相當于0.16度的電。

顯然，這個能量值是比較小的。

當然，隨著技術的進步，在這個2026年，現在最強的鋰離子電池已經能夠做到400瓦時每千克的能量密度了，不過僅管如此，還是有些不達預期。

因為能夠做到如此高能量密度的電池，在成本上都比較昂貴，所以像比亞迪這樣車企，也仍然在用不到200瓦時每千克的磷酸鐵鋰電池，當然，由于其使用上了刀片電池這種特殊的結構，從而使得其在單位體積上的能量密度要比較高。

不過，不管如何，不論是最高已經達到400瓦時每千克的電池，還是說通過更換結構來提升單位體積下能量密度的刀片電池，這些在本質上，都仍然不能離開鋰離子電池的離子方程式。

而這也是沒有辦法的事情，想要實現這種本質上的“飛升”，需要的是無數個實驗中的試錯，以及一些巧到如同造物主直接把飯喂到嘴里面一樣的巧合，才能實現這種電池技術的飛升。

當然，還有一點最關鍵的是，在那個年代，電池的研究剛剛進入到起步的狀態之中，還沒有進入到瓶頸狀態，而現在就不一樣了，電池的發展已經來到了這個瓶頸。

科學家們對于下一代電池的發展自然也都有著一定的想法，只不過這之間的難度跨越，已經遠超以往，所以自然也就出現不了如鎳氫電池到鋰離子電池之間只相隔十五年的發展過程了。

就比如被炒的沸沸揚揚的石墨烯電池。

曾經的石墨烯電池就是以一句“充電十分鐘，能跑一千公里”的傳播語給宣傳開來的。

只不過這個東西看起來十分的美好，最后就被一位院士以“如果某一位說，這輛車既能跑1000公里，又能幾分鐘充滿電，而且還特別安全，成本還非常低。那么大家不用相信，因為這是不可能的”這句話給澆滅了熱火。

雖然說石墨烯電池這個方向仍然不失為一個可以研究的方向，但是人們對其的看法，也遠沒有當初的那么火熱了，甚至還有很多人一想到石墨烯電池，就會以騙局來形容它。

“所以，下一代的電池，是全固態電池嗎？”

林曉這時候默默念了一句，而后便將試管中的溶液放到了一個固定架上，隨后在里面插入一根鋅棒和一根銅棒，便安靜地看起了里面的反應。

只見銅棒的周圍不斷有氣泡浮現出來，這便說明反應已經開始了，林曉也瞥了一眼旁邊連接的電流表，上面的示數已經發生了變化，總之，反正不是0就對了，這也說明在導線中已經產生了電流。

這就是一個十分簡單的銅鋅原電池，原理十分簡單，高中上過化學的，大概也會見到老師親手展示過反應的過程。

而試管中裝的溶液就是電解質溶液，稀硫酸。

看著這個反應，林曉的心神，又飄到了另外一邊。

“全固態電池……”

全固態電池，顧名思義，就是全都是固體的電池，包括電解質。

眾所周知，電池，或者說是原電池，是需要溶液的，也就是電解池溶液。

這也是為什么電池壞了后可能會漏液，就是因為可能是電池的外殼發生了損壞，然后就導致內部的電解池發生泄露。

這類溶液的泄露會導致電池產生較大的危險，比如這類溶液可能會對人體皮膚造成危險，或者是其他的什么問題，而最關鍵的，還是內部的一些不能接觸空氣的東西暴露出來。

比如眾所周知的三星爆炸手機事件，就是因為其內部電池結構沒有設計好，導致其極易發生損壞，于是乎內部的鋰合金金屬氧化物和空氣接觸后，便就直接炸了。

此外，除了爆炸之外，鋰離子電池內部的正負極隔膜損壞后，也會導致正負極直接接觸從而發生短路，溫度急劇升高之后導致電解質溶液過熱產生自燃，這也會帶來危險。

所以，電解質溶液也就成為了其中危險的主要來源。

而這個時候，如果能夠把電解質溶液更換為固體電解質的話，那么這些問題就能夠迎刃而解了，因為這個時候即便其外部發生了破損，固體電解質顯然也不可能會像是液體電解質那樣發生泄露，然后導致空氣鉆進內部并與鋰發生反應，即使隔膜損壞發生短路，固體電解質也很難因為過熱而發生自燃。

“不過，這個固體電解質，該是什么樣子的呢？”

這時候，林曉捏住了下巴，思索了起來。

此時此刻，他的大腦也就像是一臺頂級的超級計算機，開始飛速的運轉了起來。

直到片刻后，他從旁邊找了一張紙過來，然后在上面寫下了固體兩個字，隨后又將這個固體給劃掉，寫上了膠體兩個字。

“嗯，就是膠體。”

林曉微微頷首。

膠體在嚴格意義上來說既不屬于固體也不屬于液體，就像是果凍，顯然果凍并不是液體，也不符合固體的嚴格定義，同時果凍是透明的，可以發生丁達爾效應，所以它是膠體。

而現在林曉的靈感給予了他一種直覺，那就是這個所謂的固體電解質，可以做成膠體。

“唔……那么，現在就需要嘗試著去設計一種帶有鋰離子的膠體了。”

固體電解質，就當前來說最完美的適配對象就是鋰電池了。

因為固體鋰電池在極限能量密度下，有著能夠讓全世界所有科學家都感到驚嘆的儲能效果，比如鋰電的終極形式——鋰空氣電池，或者嚴格來說，應該是鋰氧電池。

鋰氧電池有著十分優秀的能量密度，幾乎是十倍甚至二十倍于當前的電池。

而鋰氧電池也同樣需要固態電解質，作為媒介。

當然，關于鋰氧電池還有更加關鍵的技術，就現在來說，林曉對于這個鋰電池的終極形態是保持著放棄態度的。

不過，除了這個終極形態之外，還有一個超級形態，就是鋰硫電池。

鋰硫電池同樣有著極為優秀的能量密度，大概為鋰氧電池的一半左右。

而對于鋰硫電池來說，固體電解質，就是其所面臨的最主要技術難關，只要解決了固體電解質上面的問題，其他的技術難題，都可以很輕松的得到解決。

林曉的眉頭微微挑起，很快就做出了決定——就決定是鋰硫電池了。

想到這里，他便放下了手中的所有實驗器材，同時也收拾了一下試管里面的溶液，完全按照化學實驗室標準流程處理掉了實驗后產生的所有垃圾，隨后便來到了電腦前，開始寫起了實驗計劃書。

因為關于接下來的思路明晰了，所以他寫起計劃書的速度也很快，三下兩除二的便寫下了長達一萬字的計劃書。

“嗯，用時兩個小時，還不錯的成績。”

林曉滿意的點點頭，至少比一些一個小時才碼一千字的網文作者要厲害多了。

而后將計劃書保存好，他便關掉了電腦，然后重新來到實驗臺前，準備先按照自己的想法，實驗著做出幾種膠體電解質。

與此同時，他也在心中感慨起來。

“鋰電池啊，鋰電池。”

作為第一號金屬元素，第二號陽離子元素，鋰電池的下一代，還能是什么電池呢？

難不成在人類完成了鋰氧電池這個鋰電池的終極形態后，就要沒有前路了？

到時候就只能走核電池這條路了？

這是完全有可能的，以后用上了核電池之后，不管是手機還是汽車，都不用再補充能源了，直接用到把人給送走都沒事兒。

只不過，這種東西，就現在來說，還不用考慮。

因為這種技術，還需要經過許多代技術的升級，畢竟就拿核裂變技術來說，到現在也不過小型化到了核潛艇上面，還做不到縮小到汽車電池的大小。

不過，就在這個時候，林曉的腦海中忽然靈光一閃。

也許是能源揭秘者光環發動了，也許是他自己所捕捉到的靈感。

“或許還有氫電池這一步？”

他的目光微微浮動。

元素周期表上，氫元素排在鋰的上面，也是第一號陽離子元素，此外，氫元素在性質上也和金屬有點相類似，所以氫電池的方向也是可行的？

當然，在電池的歷史上，也已經有了諸如鎳氫電池這種電池，不過實際上鎳氫電池其實是氫氧根離子電池，和林曉現在所想的這個氫電池不一樣，他所想的氫電池，可以稱之為氫離子電池，當然，也可以稱之為——質子電池。

氫離子一般被認為和質子沒有區別，因為氫原子本身就是一個電子和一個質子組成的，失去電子變成氫離子后，也就等于只剩下了一個質子，所以稱之為質子也完全沒有問題。

而憑借著氫元素作為第一號元素的優越屬性，如果能夠解決一個叫做質子交換膜的難題，然后再配合上固體電解質，鋰電池，將完全有可能被其所取代。

林曉的目光變得越發亮起，而后他便沖洗離開了實驗臺，再一次走到了電腦的面前，打開電腦，在后面再一次寫下了一個新的計劃。

質子電池計劃

現在，他要把鋰硫電池，和質子電池都抓起來，兩手都要抓，兩手都要硬。

于是就這樣很快的，他又是洋洋灑灑一萬字寫了下來。

“嗯，一個半小時，比之前還要更加快一些。”

當然，大概也是質子電池給他帶來的興趣，要稍微比那個鋰硫電池更高一些。

而后，他便興致勃勃地搜索起了論文。

如果沒有記錯的話關于質子交換膜的研究，還是挺多的，畢竟有一大堆研究氫燃料電池的人，一直都在試圖搞出這種質子交換膜，并且在現在已經有不少種類的質子交換膜了。

只不過這些質子交換膜基本上都是存在于電解質溶液中的，而他是計劃用于固體電解質中，也就存在一定的差別；此外，不同的質子交換膜在成本和性能上也都有所不同，基本上成本和性能都是成正比的。

當然，所有的這些質子交換膜成本都比較高，也正是因此，才導致氫燃料電池并不廣泛用于汽車上面，同時在續航上面也還不如鋰電車能打，所以也就一直都不能實現普及。

而林曉現在，便就是要改變這樣一個局面，當然，他要研究的并不是氫燃料電池，而是和鋰電池一樣可進行充放電氫電池。

很快，看了幾篇相關的論文后，他便不由嘖嘖吐槽：“這玩意兒，還真是有些魚龍混雜的感覺啊。”

研究質子交換膜的公司還挺多的，只不過絕大多數都是來湊數的，還有少部分在最有錢的公司，在發展上也都是困難重重。

“算了，還是先看看這些東西的分子式吧。”

林曉搖搖頭，不再糾結于該選哪家的質子交換膜來參考，反正這些公司的東西都不行，還不如他自己親自來研究為好。

對他來說，一切微觀領域的變化，都可以直接被他轉變為四大基本力的相互作用，而后他便可以從更加本質的角度來解決所面臨的問題。

畢竟，這個宇宙間，凡是物質的運行，都可以解釋為四大基本力的作用。

就這樣，一場大概又可以記載在科學史上的研究，便再一次開始了，畢竟，電池作為人類現在所掌握的技術中，除了超導儲能線圈之外唯一的大儲能技術，任何一次革新，都足以令科學界重視。

時間過去的很快。

接下來的幾天后，林曉也和朱誠簽下了這項由金烏能源集團的研究，最終的所有成果全都歸林曉所有，包括最后的專利。

而第一期的，便高達一個億。

雖然說金烏能源集團為了之后在全國范圍內鋪設可控核聚變發電站，現在可以說是面臨著上千億的資金需求，不過可別忘了原先的國家電網公司都完全并入了金烏能源集團中，所以其本身還是很有錢的，給林曉投資一個億也沒有什么太大的影響。

而對于林曉來說，一個億的也算是挺多的了，雖然他現在確定了兩個研究目標，屆時所花費的錢肯定也會變多，不過說不定到時候他還用不完這一個億呢。

當然，最關鍵的還是這一個億是屬于的，而這個名頭，就不像一些公司找科研人員投資經費讓其幫忙研究某項需求的技術，到最后這項技術的所有權是歸這家公司所有的。

而現在這一個億是作為，也就是說最后的所有成果都將屬于林曉。

像以前林曉所做的大部分研究，使用的都是國家的經費，這樣一來研究出來的東西，他自然也不能占有，這些技術的所有權都屬于國家。

所以林曉一旦研究出這樣的電池技術的話，那么考慮到電池行業的利潤，林曉雖然已經不在意自己有沒有錢了，但是如果能夠看到自己的賬戶上每天都能流入一大筆的錢，想想還是挺讓人有動力的。

于是乎在接下來的研究中，他也變得更加有動力了。